Цветущие растения источают запахи, чтобы привлечь опылителей. Опылители награждаются сладким нектаром за их репродуктивную помощь.
Однако это взаимодействие не всегда основывается только на принципе «одна рука моет другую». Некоторые самки бабочек опыляют цветы и впоследствии откладывают яйца на листья того же растения. Из этих яиц вылупляются прожорливые личинки, угрожающие выживанию растения. Одним из примеров «мутуалиста, превратившегося в антагониста», является табачный рогатый червь Manduca sexta, моль, которая посещает цветы Nicotiana attuata, дикого вида табака в Северной и Средней Америке.
Однако его личинки могут нанести серьезный вред кормлению.Как выяснили ученые во главе с Яном Т. Болдуином, концентрация и количество цветочного аромата и нектара варьируются в естественных популяциях Nicotiana attuata.
Есть даже отдельные растения, которые вообще не выделяют нектар. Эти растения обманывают посетителей цветков, в первую очередь привлекая их, но отказывая в вознаграждении за услуги опыления. Чтобы отделить влияние цветочного аромата и нектара и изучить оба признака одновременно, ученые использовали растения, которые были генетически изменены, чтобы не производить бензилацетон, основной компонент цветочного аромата или нектара.
Третья группа растений не могла синтезировать ни бензилацетон, ни нектар. Эти растения были модифицированы с использованием метода трансформации на основе РНК-интерференции (РНКи). Оба признака цветения впервые исследованы одновременно и независимо.Исследователи изучили влияние этих цветочных признаков на скорость ауткроссирования после опыления тремя разными опылителями: табачным ястребом Manduca sexta, колибри-бабочкой Hyles lineata и колибри Archilochus alexandri.
Высокая скорость ауткроссинга достигается, когда пыльца и, следовательно, генетическая информация растения передаются от одного растения к другому. Это увеличивает генетическое разнообразие популяций растений.В то время как нектар — сладкая награда, заставляющая опылителей летать от цветка к цветку, цветочный аромат — это приманка, которая рекламирует наличие этой награды. Оценка экспериментальных данных показала, что запах и нектар гарантируют, что опылители посещают цветы чаще, чем растения, лишенные этих признаков.
Интересно, что запах и нектар по-разному влияли на передачу пыльцы тремя испытанными опылителями. С другой стороны, запах, а также нектар напрямую влияли на откладывание яиц самками моли Manduca sexta. Количество нектара в большей степени, чем запах повлияло на решение самок моли откладывать яйца, и поэтому больше яиц мандуки было обнаружено на растениях, производящих большое количество нектара.
Ученые были удивлены тем, что секреция нектара оказала большее влияние на поведение самок моли Manduca sexta по откладке яиц, чем цветочный аромат. Они предполагают, что бражники используют нектар в качестве индикатора для оценки размера растений или характеристик здоровья, которые повышают шансы их потомства на выживание. «С другой стороны, некоторые растения являются обманщиками и только симулируют наличие награды. Им выгодны соседи, производящие нектар, и обманутые опылители, тем самым существенно снижая травоядность», — объясняет Дэнни Кесслер, первый автор исследования.Цветы сталкиваются с множеством проблем.
Они должны обеспечивать ауткроссинг и репродуктивный успех и зависеть от разных видов-опылителей, каждый из которых имеет разные предпочтения и поведение. В то же время цветы также должны следить за тем, чтобы моль не откладывала слишком много яиц на листьях растения. «И травоядные, и опылители внесли свой вклад в эволюцию цветочных признаков. Поэтому не имеет смысла изучать эти признаки, запах и нектар, как если бы они всего лишь опосредуют услуги опыления», — сказал Ян Т. Болдуин, глава Департамента молекулярной экологии, резюмирует. Его лаборатория разработала комплексный молекулярный набор инструментов для койота табака Nicotiana attuata.
Сочетание этих цветочных черт, биосинтеза запаха и производства нектара требует определенной тонкой настройки, чтобы максимизировать приспособленность растения. Крупные бабочки, такие как Manduca sexta, вероятно, способны переносить пыльцу на большие расстояния по сравнению с колибри, которые обычно обитают поблизости от своих гнезд.
Поскольку популяции дикого табака часто находятся изолированными в природе, перенос пыльцы на большие расстояния важен для обеспечения перекрестного скрещивания между этими популяциями.